Презентация на тему: От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к

От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
Applicable Graphene Materials
On Surface Syntheses of Graphene Materials
On-surface synthesis of Graphene Materials
Solution-mediated Synthes i s of Graphene Nanostructures
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к
1/54
Средняя оценка: 4.5/5 (всего оценок: 10)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (30602 Кб)
1

Первый слайд презентации

От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к магнитно-активным графеновым наноструктурам Е.В. Третьяков Цикл лекций ведущих ученых СО РАН для аспирантов кафедры химической и биологической физики ФФ НГУ в весеннем семестре 2020 года

Изображение слайда
2

Слайд 2

Triplet Ground-States • Spin Units are cross conjugated with COUPLER Hund’s Rule obeyed: high-spin ground states (ferromagnetic coupling) • “Spin Units” have: (a) direct overlap = Covalent bonding ( antiferromagnetic coupling) Singlet Ground-State (b) no overlap = Hund’s Rule not obeyed: low-spin ground states — COUPLER — ? High-spin molecules (or clusters)

Изображение слайда
3

Слайд 3

3 S=1 S=0 2 J = +5250 cm -1 S=0 S=1 2 J = –70 cm -1

Изображение слайда
4

Слайд 4

4 Magnetochemistry 2016, 2, 42; doi:10.3390/magnetochemistry2040042 Stable Organic Radicals

Изображение слайда
5

Слайд 5

5 Electronic structure of nitronyl nitroxide 0.27 –0.121 Spin density J. Am. Chem. Soc., 116, 2019 ( 1994)

Изображение слайда
6

Слайд 6

6 Approaches to Nitronyl Nitroxides Aust. J. Chem., 2017, 70, 1317–1320.

Изображение слайда
7

Слайд 7

C(sp 2 )-centered Electrophiles 7 Different type of products detected – LiH, Oxidative way – LiOH, Eliminative way Transformation of Electrophile J. Org. Chem. 74, 2870 (2009).

Изображение слайда
8

Слайд 8

8 J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15908 Stable Triplet Diradical

Изображение слайда
9

Слайд 9

9 Stable Triplet Diradical 2 J = +540 cm -1 S=1 S=0 S = 1

Изображение слайда
10

Слайд 10

10 J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15908 2 J = +740 K S=1 S=0 Triplet occupancies are nearly 100% at RT ! Stable up to 130 o C Easily sublimed (∼70 °C/20 mmHg)  1 = 65.4 o

Изображение слайда
11

Слайд 11

11 In solid argon 15 K 15 K after annealing at 28 K D =  0.0248  cm -1 E =  0.0025  cm -1 Ar /DR  10 3 J. Phys. Chem. A 2013, 117, 8065

Изображение слайда
12

Слайд 12

12 Quantum chemistry  1 = 66 o  1 = 16.5 o Stability of Conformations The pseudo-eclipsed ( PM, MP ) conformation is 1.0 kcal/mol more stable Crystallography  1 = 65.4 o and  1 = 13.9 o D = -0.030 cm -1 E/D = 0.11 Rigid Diradical J. Phys. Chem. A 2013, 117, 8065

Изображение слайда
13

Слайд 13

13 Covalent bonding: Metal Complexes J / k B = -217 K S = 5/2 S = 1 Inorg. Chem. 2014, 53, 802− 809.  1 = 29 o  1 = 65.4 o

Изображение слайда
14

Слайд 14

14 H-Bonded Assembly of Nitronyl Nitroxides V. Romanov, I. Bagryanskaya, N. Gritsan, D. Gorbunov, Yu. Vlasenko, M. Yusubov, E. Zaytseva, D. Luneau, E. Tretyakov. Crystals 2019, 9, 219; doi:10.3390 / cryst9040219

Изображение слайда
15

Слайд 15

15

Изображение слайда
16

Слайд 16

16 0.27 –0.121 Spin density J. Am. Chem. Soc., 116, 2019 ( 1994) Ferromagnet chain

Изображение слайда
17

Слайд 17

17 Spin-related Applications Analog Electronics and Spintronics C.E. Banks et al., Materials Today, 17, 2014, 426 100 × 100 nm

Изображение слайда
18

Слайд 18

18 Graphene nanostructures Spin-related Applications Shiyong Wang et al., Nature Communications | 7:11507 | DOI: 10.1038/ncomms11507

Изображение слайда
19

Слайд 19

19 ZGNR with atomically precise CH edges Magnetic Properties of Graphene Nanostructures Pascal Ruffieux et al., Nature, 10.1038/nature17151 Differential-conductance maps of filled edge states taken at - 0.3 V

Изображение слайда
20

Слайд 20

20 Possible Applications in Spintronics Electric-field-induced half-metallicity Son et al., Nature, 2006, 444, 347 3. 0 /w Volts, where w - the ribbon width in Å Efficient electrical control of spin transport Magnetoresistive device & Electrically detection of the spin states Kim et al., Nature Nanotechnol. 3, 408; M. Slota et al., Natute, 2018, 557, 691

Изображение слайда
21

Слайд 21

Synthetic Graphene Chemical vapour deposition (CVD) Toshiaki Enoki, Phys. Scr. T146 (2012) 014008 Kobayashi Y, Fukui K, Enoki T, Kusakabe K. 2006 Phys. Rev. B 73 125415 Absence of required atomic control of the edges Graphene terminations are chemically unstable

Изображение слайда
22

Слайд 22: Applicable Graphene Materials

Regular shape Controlled azimuthal orientation Magnetically precise edges Defectless or defect-induced properties 22 Graphite exfoliation is not considered as the source of graphene for technological applications Only bottom-up directed syntheses on surface or in solution provide engineering of GMs

Изображение слайда
23

Слайд 23: On Surface Syntheses of Graphene Materials

23 P. Ruffieux et al., 10.1038/nature17151 On Surface Syntheses of Graphene Materials

Изображение слайда
24

Слайд 24: On-surface synthesis of Graphene Materials

24 C. Moreno et al., Science 360, 199 (2018 ) On-surface synthesis of Graphene Materials Substitution of the edges with functional groups is challenging via surface-assisted synthesis

Изображение слайда
25

Слайд 25: Solution-mediated Synthes i s of Graphene Nanostructures

25 K. Müllen and A. Narita et al., JACS, 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b02209 Solution-mediated Synthes i s of Graphene Nanostructures up to ~ 60 nm in length 250-260 o C

Изображение слайда
26

Слайд 26

26 Nanoscale 7,12807–12811 (2015) Separate 500 nm Graphene Nanoribbon

Изображение слайда
27

Слайд 27

27 Graphene zig-zag edges are very sensitive due to radicaloid character Attempts of solution-mediated synthesis of zig-zag nano -ribbons failed Not-stable zig- zag GNR

Изображение слайда
28

Слайд 28

28 Graphene zig-zag edges are very sensitive due to radicaloid character Attempts of solution-mediated synthesis of zig-zag nano -ribbons failed Not-stable zig- zag GNR Stable Nitroxides K. Okada, et al,. Chem. Lett. 2014, 43, 678. M. Haraguchi, et al. Chem. Asian J., 2017, 12, 2929 E. Tretyakov, et al., ChemistryOpen, 2017, 6, 642

Изображение слайда
29

Слайд 29

29 Graphene zig-zag edges are very sensitive due to radicaloid character Attempts of solution-mediated synthesis of zig-zag nano -ribbons failed Problem Solution Injecting a spin density into the stable molecular GNRs, using nitroxide radicals as spin-sources M. Slota et al., Nature, 2018, 557, 691-695.

Изображение слайда
30

Слайд 30

30 M. Slota et al., Nature, 2018, 557, 691-695. Nadezhda Troshkova Yurii Ten

Изображение слайда
31

Слайд 31

31 MALDI-TOF MS spectra of low molecular weight polymer fraction M w of 126–283 kg/ mol, M n of 57–102 kg/ mol, PDI of 2.2–2.7 based on the SEC analysis with PPP and PS standards AB-type Diels-Alder polymerization Pale yellow solid; It was dissolved in THF and precipitated with MeOH (3 times) isomeric mixture

Изображение слайда
32

Слайд 32

32 M. Slota et al., Nature, 2018, 557, 691-695. Raman Spectrum FT-IR spectrum D ark purple powder XPS, Br/C atomic composition ratio (%): found 1.9±0.2 ; calcd 2.4 UV-Vis (NMP), λ max : 557 nm opla bands

Изображение слайда
33

Слайд 33

33 M. Slota et al., Nature, 2018, 557, 691-695.

Изображение слайда
34

Слайд 34

34 Spin-density distribution

Изображение слайда
35

Слайд 35

NIT- polyphenylene M w = 161 kg mol –1, M n = 56 kg mol –1, and PDI = 2.9 based on SEC analysis against PPP standards NIT-GNR 100 nm average length NIT- polyphenylene NIT-GNR M. Slota et al., Nature, 2018, 557, 691-695.

Изображение слайда
36

Слайд 36

J 1 = –25±5 MHz, J 2 = 12±3 MHz M. Slota et al., Nature, 2018, 557, 691-695.

Изображение слайда
37

Слайд 37

37 Exchange Interactions in NIT-GNR Experiment: J 12 = −8.3∙10 –4 cm –1 J 13 = 4.0∙10 –4 cm –1 The degrees of spin labeling of NIT-GNR is near 1.3%. V. Morozov, E. Tretyakov. J. Mol. Model., 2019, 25, 58. D. Stass, E. Tretyakov. Magnetochemistry, 2019, 5 (2), 32.

Изображение слайда
38

Слайд 38

38 Quantum spin coherence 85 K Lapo Bogani

Изображение слайда
39

Слайд 39

39 Coupling between localized spins and the edge state M. Slota et al., Nature, 2018, 557, 691-695. Background-corrected time-domain DEER spectra for NIT- polyphenylene (green) and NIT-GNR (red)

Изображение слайда
40

Слайд 40

40 Coupling between localized spins and the edge state M. Slota et al., Nature, 2018, 557, 691-695. FFT of the DEER signal yields a radical–edge spin interaction of 1.5 MHz. The edge–radical spin inversion time ~330 ns is considerably shorter than T m, enabling coherent inversion operations using graphene edge states and localized spins.

Изображение слайда
41

Слайд 41

41 The high degree of spin-labeling High kinetic stability ~4 nm

Изображение слайда
42

Слайд 42

42 Syntheses of atomically and magnetically precise graphene nanoribbons Graphene Boom, Quo Vadis? Characterization is challenging Aggregation-related problems Mechanical manipulation is a special task Electrical contact Take home message: Magnetically- and spin-state-responding organic (semi)conductors

Изображение слайда
43

Слайд 43

43 J = + 370 K J = 12±3 MHz Pure organic magnets

Изображение слайда
44

Слайд 44

44 0.27 –0.121 Spin density J. Am. Chem. Soc., 116, 2019 ( 1994) Metal-radical graphene-like magnets

Изображение слайда
45

Слайд 45

45 Finite polynuclear heterospyn systems D. Luneau "Molecular magnets" Current Opinion in Solid State & Materials Science 2001, 5, 123-129. 2D Metal-radical frameworks

Изображение слайда
46

Слайд 46

46 2D Mn II -radical frameworks Honeycomb-like structure with intercalated anions K. Fegy, D. Luneau, E. Belorizky, M. Novac, J.-L. Tholence, C. Paulsen, T. Ohm, P. Rey Inorg. Chem. 1998, 37, 4524-4532.

Изображение слайда
47

Слайд 47

47 Representation of the various investigations on Mn II -nitronyl nitroxide systems

Изображение слайда
48

Слайд 48

48 Crystals, 2018, 8, 334 Crystals, 2019, 9, 219

Изображение слайда
49

Слайд 49

49 {[ Mn 2 ( NIT( Me, Me ) Im ) 3 ClO 4 ]} n Unpublished data

Изображение слайда
50

Слайд 50

50 Pressure effect Unpublished data

Изображение слайда
51

Слайд 51

51 Unpublished data Counter ion effect T c = 56 K Record!

Изображение слайда
52

Слайд 52

52 Bottom-up synthesized graphene and graphene -like magnets T c = 56 K Spin-labeled graphene nano -ribbon DEER spectrum

Изображение слайда
53

Слайд 53

Tretyakov Research Group Functional Organic and Hybrid Materials 2020

Изображение слайда
54

Последний слайд презентации: От спин-меченых конденсированных полиароматических соединений к

Financial support: Deutscher Akademischer Austauschdienst The Russian Science Foundation the Ministry of Science and Higher Education (RFMEFI61619X0116 ) Max Planck Institute for Polymer Research Klaus Müllen Martin Baumgarten Akimitsu Narita Acknowledgments University of Oxford Lapo Bogani Michael Slota William K. Myers Lancaster University Hatef Sadeghi Colin J. Lambert Novosibirsk Institute of Organic Chemistry Elena Bagryanskaya Elena Zaytseva University of Manchester Ashok Keerthi Universit´e Claude Bernard Lyon-1 Dominique Luneau

Изображение слайда